EP0599398A2 - Schaltungsanordnung zum Verarbeiten eines Videosignals - Google Patents

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EP0599398A2
EP0599398A2 EP93203213A EP93203213A EP0599398A2 EP 0599398 A2 EP0599398 A2 EP 0599398A2 EP 93203213 A EP93203213 A EP 93203213A EP 93203213 A EP93203213 A EP 93203213A EP 0599398 A2 EP0599398 A2 EP 0599398A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
video signal
arrangement
black
level
peak value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP93203213A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0599398A3 (en
Inventor
Hartmut C/O Philips Patentverwaltung Gmbh Harlos
Klaus c/o Philips Patentverwaltung GmbH Kröner
Matthias C/O Philips Patentverwaltung Peters
Jörg c/o Philips Patentverwaltung GmbH Wölber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Patentverwaltung GmbH
Koninklijke Philips Electronics NV
Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Philips Patentverwaltung GmbH, Koninklijke Philips Electronics NV, Philips Electronics NV filed Critical Philips Patentverwaltung GmbH
Publication of EP0599398A2 publication Critical patent/EP0599398A2/de
Publication of EP0599398A3 publication Critical patent/EP0599398A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/14—Picture signal circuitry for video frequency region
    • H04N5/20—Circuitry for controlling amplitude response

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement for processing a video signal.
  • the processing of a video signal in a television receiver is subject to several conditions which are intended to ensure that the picture content of the video signal is reproduced correctly in a picture display device, for example a picture tube.
  • One of the measures to ensure correct image reproduction is the so-called clamping of a fixed black level in the video signal to a predetermined value.
  • a DC voltage level which is not transmitted from the transmitter to the television receiver is reintroduced into the video signal in a manner which, on the one hand, enables correct separation of the synchronous signals contained in the video signal and, on the other hand, the setting of the signal levels required for controlling the image display device, in particular the adaptation to the blocking point of the picture tube.
  • the blackest parts of the image content assume signal values that deviate from the specified black level to an unpredictable extent. If the dark control of the picture display device, for example the blocking point of the picture tube, is aligned solely to the specified black level in the video signal (also referred to as the black shoulder), inadmissible brightnesses are also obtained in parts which are to be displayed in black. Correct image reproduction therefore requires correction of the video signal so that the blackest parts of the picture are always shown as black, but the brightest parts of the picture are always shown as bright or white.
  • An automatic video signal control circuit for a television receiver is known from US Pat. No. 3,947,631, in which the video signal has a black level which is derived from the black peak value of the picture content, and in which it also has a white level which is the combination of a medium one White values and a peak white value in the image content is generated.
  • this control circuit comprises two interlocking control loops, namely a black control and a white control, through which the darkest or brightest points of the image content are determined by means of peak value detectors or additionally an averaging circuit and whose level is readjusted to predetermined target values. Both control loops act on one and the same video signal amplifier.
  • a circuit for restoring the black level in which the dark or black signal component lying below a predetermined level of a video signal changes a dark or black peak level is made to match a black level by feedback control.
  • a signal component lying on the side of the white level above the predetermined level is not changed by this black level restoration, so that stable color reproduction and stable brightness should not be affected by this black level restoration.
  • DE-OS 37 14 861 discloses a method and a device for processing video signals to increase the image contrast.
  • a first step both the minimum and the maximum value of image information are determined in a circuit part provided for this purpose from a video signal of a predetermined length of time.
  • an average value is formed between the determined minimum and maximum value in a circuit part, which applies a direct voltage level to the video signal of a predetermined length of time.
  • a difference value is determined substantially simultaneously with the second step between the determined minimum and maximum value in another circuit part, which finally results in the final amplification of the video signal in an amplifier circuit as a gain measurement variable.
  • GB-OS 2,010,634 an arrangement for contrast expansion in a video signal is known, by means of which a video signal, which is intended for image reproduction and varies in a limited amplitude range, can be expanded to a larger contrast range, which is between two adjustable potentials for the video signal can be defined.
  • This circuit comprises - inserted in the signal path for the video signal, a first circuit for aligning the video signal to a first potential and an automatic gain control circuit which is connected upstream of the first circuit in the signal path for the video signal and to which the output signal of this first circuit is added in order to provide a complementary circuit Alignment with the second potential.
  • Both the first circuit and the automatic gain control circuit each contain a control loop.
  • Each of the control loops has a time constant, which preferably corresponds to an image period and with which the current changes in the minima and maxima of the video signal are determined.
  • a video signal processing circuit known from EP-PS 91 868, which has a circuit for automatic contrast stretching, which aligns the current amplitude of the video signal between predetermined lower and upper reference voltages.
  • This is also carried out in a control loop by means of which the variable gain of an amplifier for the video signal is set.
  • the current minima of the image content are aligned in a kind of clamping circuit to a predetermined lower reference voltage.
  • a window generator is provided, by means of which this contrast expansion is only activated during a predeterminable image section.
  • the current signal content i.e. Image content of the video signal expanded to a predetermined, larger range of values.
  • the starting point is a constantly changing mean value between a continuously measured maximum signal value and a likewise continuously measured minimum signal value. In practice, this results in strong fluctuations in the brightness level of the video signal that depend on the image content.
  • GB-OS 2,010,634 likewise shows two control loops nested within one another and stretches the video signal in such a way that its current minima and maxima always fall on predefined boundary values of a predefined contrast range.
  • the brightness and contrast level fluctuate strongly with the image content.
  • EP-PS 91 868 The same applies to the circuit arrangement known from EP-PS 91 868.
  • the invention has for its object to provide a circuit arrangement for processing a video signal, in which a correct representation of the blackest and brightest parts of the image content of the video signal is made possible without the disadvantages listed above.
  • this circuit arrangement should have a simple structure and be interference-free in operation.
  • the circuit arrangement according to the invention With the circuit arrangement according to the invention, correct image reproduction is thus always achieved, in which the blackest parts of the image content are actually represented as "black” and the brightest parts of the image remain unchanged. The image impression is therefore always reproduced in high contrast without any distortions in the brightness.
  • the circuit arrangement according to the invention works according to the principle of signal position, in which no control loops, ie no feedback, are used. This eliminates the possibility of interference due to the tendency to oscillate.
  • the circuit arrangement according to the invention is also of simple construction and can be easily combined with other, conventional arrangements for video signal processing.
  • the image content of the video signal is only shifted towards the black level from the level shift arrangement if the black peak value detected from the image content of the video signal exceeds the black level towards the white peak value.
  • the image content of the video signal is only subjected to the correction according to the invention if its blackest points are lighter than the specified black level, e.g. the so-called black shoulder.
  • black peak value is "blacker" than the black level, since if the white peak value occurring in the video signal were to be retained, this would result in a reduction in the image contrast, which would worsen the image impression.
  • the circuit arrangement according to the invention comprises a limiting circuit for emitting a limited difference value instead of the difference detected in the detection arrangement, provided that this exceeds a predefinable limit value.
  • the limited difference value is preferably identical to the predeterminable limit value, but it should be noted that a scaling factor may occur between these two values, which must be taken into account in particular if the detection arrangement comprises a video signal expansion circuit by means of which a predeterminable circuit Video signal value range for the detection of the black peak value is stretched.
  • the detection arrangement comprises a memory arrangement for storing the value of the detected difference.
  • This memory arrangement can be rewritten with every field change or picture change in the video signal, however, once a difference has been detected, it can also be recorded for several successive pictures or fields of the video signal. In this way, the detected difference and thus the shift in the level of the image content of the video signal and the amplitude control can either be tracked for the rapid correction of fluctuations in the black peak value or a mean value determined over a longer period of time can be used.
  • the detection arrangement advantageously comprises a black peak value detection stage, which is preferably combined with this when using a video signal expansion circuit.
  • the black peak value detected by the black peak value detection stage can then simply be used to form the difference with the specified black level.
  • the level shift arrangement contains a shift signal generation stage for generating a shift signal which is fed as an actuating signal to an overlay stage for shifting the level of the image content of the video signal in the level shift arrangement.
  • the scaling factor introduced by the video signal expansion circuit can thus be compensated in a simple manner.
  • a corresponding compensation in the readjustment of the amplitude of the image content can be achieved in that the amplitude control arrangement contains an amplitude control signal generation stage for generating the amplitude control signal which is fed to an amplitude control stage for readjusting the amplitude of the image content.
  • the circuit arrangement according to the invention can preferably be combined both with an amplitude control arrangement for regulating the amplitude of the video signal supplied to the detection arrangement and with a clamping circuit for clamping the fixed black level in the video signal supplied to the detection arrangement to a predeterminable value. While a certain amplitude of the entire video signal and thus a white peak value can be specified by the amplitude control arrangement, for example implemented as automatic gain control, the fixed black level, preferably the "black shoulder", is set to a predeterminable value by the clamping circuit such that the further processing of the video signal, also in the circuit arrangement according to the invention, is made possible with defined signal levels.
  • a detection arrangement 1 with an input 2 for supplying a video signal and an output 3 for outputting a signal corresponding to the difference between a fixed black level in the video signal and a black peak value detected from the picture content of the video signal.
  • This signal is passed from output 3 via a limiting circuit 4, which outputs the signal corresponding to the detected difference from output 3 of the detection arrangement at its output 5, provided that this difference does not exceed a predefinable limit value.
  • a limited difference value is output at output 5.
  • the signal from the output 5 of the limiting circuit 4 is fed on the one hand to a level shift arrangement 6 at its input 7 and to an amplitude control arrangement 8 at its input 9.
  • the video signal supplied to the input 2 of the detection arrangement 1 is also fed to a video signal input 10 of the level shift arrangement.
  • a black level-corrected video signal is formed in the level shift arrangement 6 and is output at an output 11 of the level shift arrangement 6.
  • This black level corrected video signal is fed to the amplitude control arrangement 8 via a video signal input 12.
  • an amplitude-corrected one is made from the black level-corrected video signal by adjusting the amplitude of the image content Video signal formed and output at an output 13.
  • the detection arrangement 1 has a video signal expansion circuit 14.
  • this essentially comprises an amplifier arrangement by means of which a predeterminable video signal value range is amplified with a larger amplification factor than the rest of the video signal located outside this value range.
  • the video signal expansion circuit should preferably show an ideal transmission behavior. Under these conditions, the black peak value can be detected with high accuracy.
  • the video signal passed from the input 2 of the detection arrangement 1 via the video signal expansion circuit 14 is then fed to a black peak value detection stage 16 via a blanking switch 15. At its output 17, this emits a signal corresponding to the black peak value, which is fed to a memory arrangement 18 and is simultaneously available at the output 3 of the detection arrangement 1.
  • the black peak detection stage 16 and the memory arrangement 18 are formed by the combination of a rectifier arrangement with a capacitor.
  • the embodiment described above takes advantage of the fact that the detected black peak value at the output 17 corresponds directly to the difference between the specified black level in the video signal and the black peak value.
  • This is achieved in that the circuit arrangement described with a clamping circuit 19 is connected to clamp the fixed black level in the video signal.
  • This clamping circuit 19 is supplied with the video signal via an input 20, which is provided, for example, by a television reception arrangement (antenna, tuner, demodulator).
  • This video signal at input 20 initially does not contain a defined DC level and is therefore clamped to a predeterminable value with the specified black level, ie, for example, the so-called black shoulder, which occupies a defined position relative to the rest of the video signal.
  • the specified black level which now also has a fixed, absolute value, can then be used as the reference level for the subsequent video signal processing.
  • the detected black peak value is then also related to this reference level in the detection arrangement 1, so that its detected value corresponds directly to the difference between this black peak value and the black level.
  • signal processing stages are also possible, which carry out a separate determination of the level of the black level and then carry out a difference with the black peak value detected from the image content of the video signal.
  • the arrangement according to Fig. 1 further includes an amplitude control arrangement 21 for regulating the amplitude of the video signal before it is fed to the detection arrangement 1 via the input 2.
  • amplitude control arrangements for video signals are known in principle and are also referred to as automatic gain control.
  • the video signal from the input 20 is first passed through the clamping circuit 19 and then over the amplitude control arrangement 21.
  • the blanking switch 15 in the detection arrangement 1 ensures that only the image content of the video signal is used for the determination of the black peak value in the detection stage 16. For this purpose, the blanking switch 15 hides all synchronous signals and possibly further signal components of the video signal which do not directly represent parts of the image content. This also includes the black level (porch shoulder), color burst signals, data lines and the like.
  • the blanking switch 15 is controlled via a line 22 by a blanking signal generator 23, which is also of a conventional type.
  • the limiting circuit 4 downstream of the detection arrangement 1, which is intended to limit the shift in the level of the image content in order to avoid excessive changes in the image impression, can be combined with the video signal expansion circuit 14 in a modification of the exemplary embodiment shown.
  • the detection arrangement 1 can, in principle, detect any value for the difference between the black level in the video signal and the black peak value of the image content and output it at the output 3. This value of the difference is only limited in the downstream limiting circuit 4 in a manner which, on the one hand, makes it possible to correct the image impression, but on the other hand prevents the image impression from being falsified.
  • the video signal expansion circuit 14 is formed with a transmission characteristic, according to which a linear transmission of the video signal takes place only within the range of values specified by the limiting circuit 4, while outside of this range of values only constant limit values are transmitted, the separate limiting circuit 4 can be omitted.
  • the level shift arrangement 6 according to FIG. 1 has a shift signal generation stage 24, in which a shift signal is generated from the signal output by the output 5 of the limiting circuit 4 for the detected difference between the black level and the black peak value, which signal is generated at the output 25 the shift signal generation stage 24 is provided.
  • the shift signal generation stage 24 is preferably implemented with an amplifier arrangement, the gain factor of which is determined in accordance with the transmission properties of the detection arrangement 1 and the limiting circuit 4 such that the shift signal at the output 25 is the value of the difference between the black level and the black peak value at the input 2 corresponds to the detection arrangement 1.
  • the shift signal is fed as a control signal to a superposition stage 26 at its subtracting input 27.
  • the video signal is fed to a positive input of the superimposition stage 26 which is connected to the video signal input 10 of the level shift arrangement 6.
  • the superposition stage 26 is designed as a subtraction circuit in which the value of the control signal is subtracted from the video signal.
  • the black level-corrected video signal generated in this way is output at an output of the superimposition stage 26 connected to the output 11 of the level shift arrangement 6.
  • the amplitude control arrangement 8 comprises an amplitude control signal generation stage 28, which also essentially comprises an amplifier arrangement. This converts the signal corresponding to the difference detected in the detection arrangement 1 and fed via the input 9 of the amplitude control arrangement 8 into an amplitude control signal, which is taken from an output 29 of the amplitude control signal generation stage 28 and a control input 30 of an amplitude control stage likewise encompassed by the amplitude control arrangement 8 31 for adjusting the amplitude of the image content is supplied.
  • the amplitude control stage 31 is preferably designed as a multiplication stage.
  • the black level corrected video signal from the video signal input 12 of the amplitude control arrangement 8 and the amplitude control signal from the control input 30 are multiplicatively linked and output as an amplitude corrected video signal to the output 13 of the amplitude control arrangement 8.
  • the amplification factor of the amplitude control signal generation stage 28 is again chosen such that - due to the transmission behavior of the detection arrangement 1 and the limiting circuit 4 - a correct multiplication factor is generated for the difference just detected by the detection arrangement 1.
  • the level shift arrangement 6 and the amplitude control arrangement 8 and, in particular, the shift signal generation stage 24 and the amplitude control signal generation stage 28 can also be connected to the blanking signal generator 23. Via this connection, the shift signal or the amplitude control signal are only activated during the image content of the video signal, while the video signal can be transmitted unchanged at the other time intervals.
  • Fig. 2 shows roughly the course of a video signal V over time t between two horizontal synchronizing pulses H using the example of the luminance signal.
  • This has a fixed black level SP in a time interval ts.
  • the time interval ts is also called the black shoulder.
  • the video signal V comprises the picture content of one line of a video picture.
  • a signal curve is selected for the video signal V in the time interval tb, which initially assumes a constant value that corresponds to the black peak value SW of the image content of the video signal V and which then linearly up to the end of the time interval tb White peak WW increases.
  • the black peak value SW detected from the image content of the video signal V exceeds the black level SP in the direction of the white peak value WW. If a picture tube fed with this video signal V is driven in such a way that its blocking point coincides with the black level SP, the picture components for which the video signal V assumes the black peak value SW are displayed lighter than black on the screen of the picture tube. In addition, the contrast of the image represented by this video signal V, which is formed by the signal swing between the white peak value WW and the black peak value SW, is reduced compared to an optimally set contrast.
  • the level of the picture content of the video signal V ie the signal curve in the time interval tb
  • an amplitude-corrected video signal is then formed in the amplitude control arrangement (reference number 8 according to FIG. 1), which is shown in FIG. 2 within the time interval tb with a dash-dotted line and is designated by the reference number V ''.
  • the amplitude-corrected video signal V ′′ is readjusted in its amplitude in such a way that it has the black peak value SW ′ and the white peak value WW. In this way, when the image is displayed in the picture tube, the parts of the picture assigned to the black peak value SW 'are correctly displayed as black, whereas the parts of the picture to be reproduced brightest are not darkened. In this way, an optimal contrast is achieved during image reproduction.
  • the interval I within which the black peak value SW may occur in order to be shifted completely to the black level SP is limited to low values of the video signal V by the black level SP itself. If a black peak value SW now occurs in the image content of the video signal V that exceeds the limit value GR, the image content of the video signal V is only shifted by the difference GR-SP in the direction of the black level SP. This means that the darkest parts of the image content are no longer displayed as black. In the other case, in which the detected black peak value SW is lower than the black level SP, the image content of the video signal V is preferably not shifted at all. This prevents inadmissible image brightening or a reduction in contrast.
  • the information about the level shift and the amplitude readjustment is obtained solely from the position of the black peak value SW relative to the black level SP, signals of any image content can be processed without disturbing effects in the representation of the image.
  • video signals with very dark picture content are not unacceptably brightened, video signals with very bright picture content are neither unacceptably darkened nor outshone in brightness.
  • the video signal obtained by the invention and corrected for its black peak value and its amplitude is particularly suitable good for problem-free further processing in a so-called gamma correction arrangement, as is preferably used for the operation of a picture tube.

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Abstract

Es wird eine Schaltungsanordnung zum Verarbeiten eines Videosignals (V), welches einen festgelegten Schwarzpegel (SP), einen vorgegebenen Weiß-Spitzenwert (WW) sowie einen vom Bildinhalt (während tb) abhängigen Schwarz-Spitzenwert (SW) aufweist, beschrieben, bei der eine korrekte Darstellung der schwärzesten und hellsten Stellen des Bildinhalts des Videosignals (V) aufwandsarm und störsicher ermöglicht wird. Dazu ist die Schaltungsanordnung versehen mit einer Detektionsanordnung (1) zum Detektieren der Differenz zwischen dem festgelegten Schwarzpegel (SP) im Videosignal (V) und dem aus dem Bildinhalt (während tb) des Videosignals (V) erfaßten Schwarz-Spitzenwert (SW), einer Pegel-Verschiebeanordnung (6) zum Bilden eines schwarzwertkorrigierten Videosignals (V') durch verschieben des Pegels des Bildinhaltes des Videosignals (V) um die detektierte Differenz in Richtung auf den Schwarzpegel (SP) sowie, einer Amplitudensteueranordnung (8) zum Bilden eines amplitudenkorrigierten Videosignals (V'') durch Nachsteuern der Amplitude des Bildinhalts (während tb) des schwarzwertkorrigierten Videosignals (V') gemäß einem aus der detektierten Differenz gewonnenen Amplitudensteuersignal derart, daß im amplitudenkorrigierten Videosignal (V'') derselbe vorgegebene Weiß-Spitzenwert (WW) wie im Videosignal (V) wiederhergestellt wird. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Verarbeiten eines Videosignals.
  • Die Verarbeitung eines Videosignals in einem Fernsehempfänger ist mehreren Bedingungen unterworfen, durch die eine einwandfreie Wiedergabe des Bildinhalts des Videosignals in einer Bildwiedergabeanordnung, beispielsweise einer Bildröhre, sichergestellt werden soll. Eine der Maßnahmen zur Sicherstellung einer korrekten Bildwiedergabe liegt in der sogenannten Klemmung eines festgelegten Schwarzpegels im Videosignal auf einen vorgegebenen Wert. Durch diese Klemmung wird in das Videosignal ein vom Sender zum Fernsehempfänger nicht übertragener Gleichspannungspegel in einer Weise wieder eingeführt, die einerseits eine korrekte Trennung von in dem Videosignal enthaltenen Synchronsignalen ermöglicht und andererseits der Einstellung der für die Ansteuerung der Bildwiedergabeanordnung benötigten Signalpegel, insbesondere der Anpassung an den Sperrpunkt der Bildröhre, dient. Ebenso ist es bekannt, die Amplitude des Videosignals zu regeln, um den Bildinhalt mit korrekter Helligkeit wiedergeben zu können. Da die Regelung der Amplitude des Videosignals vom Bildinhalt unabhängig sein soll, um Schwankungen in der Einstellung der Helligkeit und des Kontrastes des wiedergegebenen Bildes mit den Änderungen des Bildinhalts zu vermeiden, werden die Informationen für die Regelung nur von den Synchronsignalen abgeleitet. Damit - im Zusammenhang mit der Klemmung des Videosignals - wird ein vorgegebener Weiß-Spitzenwert für das Videosignal festgelegt, den dieses an denjenigen Stellen des Bildes annimmt, die den weißesten wiederzugebenden Bildinhalt darstellen.
  • Es tritt jedoch der Fall auf, daß die schwärzesten Teile des Bildinhalts Signalwerte annehmen, die in nicht vorhersehbarem Maße von dem festgelegten Schwarzpegel abweichen. Wird die Dunkelsteuerung der Bildwiedergabeanordnung, beispielsweise der Sperrpunkt der Bildröhre, allein auf den festgelegten Schwarzpegel im Videosignal (auch als Schwarzschulter bezeichnet) ausgerichtet, erhält man im wiedergegebenen Bild auch in Teilen, die schwarz darzustellen sind, unzulässige Helligkeiten. Für eine einwandfreie Bildwiedergabe ist daher zusätzlich eine Korrektur des Videosignals dahingehend erforderlich, daß die schwärzesten Bildteile stets als schwarz, jedoch ebenso die hellsten Bildanteile stets als hell bzw. weiß dargestellt werden.
  • Aus der US-PS 3,947,631 ist eine automatische Videosignal-Steuerschaltung für einen Fernsehempfänger bekannt, bei der das Videosignal einen Schwarzpegel aufweist, der vom Schwarz-Spitzenwert des Bildinhalts abgeleitet ist, und bei der es ferner einen Weißpegel aufweist, der aus der Kombination eines mittleren Weißwertes und eines Spitzenweißwertes im Bildinhalt erzeugt wird. Diese Steuerschaltung umfaßt dazu zwei ineinandergreifende Regelkreise, nämlich eine Schwarzregelung und eine Weißregelung, durch die über Spitzenwertdetektoren bzw. zusätzlich eine Mittelungsschaltung die dunkelsten bzw. hellsten Stellen des Bildinhalts ermittelt und deren Pegel auf vorgegebene Sollwerte nachgeregelt werden. Beide Regelschleifen wirken dabei auf ein- und denselben Videosignalverstärker.
  • Aus der DE-OS 34 30 593 ist ein Schaltkreis zur Wiederherstellung des Schwarzpegels bekannt, in dem die unterhalb eines vorgegebenen Pegels eines Videosignals liegende Dunkel- bzw. Schwarzsignalkomponente so verändert wird, daß ein Dunkel- bzw. Schwarz-Spitzenpegel zum Übereinstimmen mit einem Schwarzwertpegel, und zwar durch Rückkopplungssteuerung, gebracht wird. Eine auf der Seite des Weißwertpegels über dem vorgegebenen Pegel liegende Signalkomponente wird durch diese Schwarzwertwiederherstellung nicht verändert, so daß von dieser Schwarzwertwiederherstellung nicht beeinflußte, stabile Farbwiedergabe und stabile Helligkeit gewährleistet sein sollen.
  • Aus der DE-OS 37 14 861 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Videosignalen zur Vergrößerung des Bildkontrastes bekannt. Dabei werden in einem ersten Schritt aus einem Videosignal vorbestimmter zeitlicher Länge sowohl der minimale als auch der maximale Wert einer Bildinformation in einem dafür vorgesehenen Schaltungsteil ermittelt. In einem zweiten Schritt wird zwischen dem ermittelten minimalen und maximalen Wert in einem Schaltungsteil ein Mittelwert gebildet, der das Videosignal vorbestimmter zeitlicher Länge mit einem Gleichspannungspegel beaufschlagt. In einem dritten Schritt wird im wesentlichen gleichzeitig zum zweiten Schritt zwischen dem ermittelten minimalen und maximalen Wert in einem anderen Schaltungsteil ein Differenzwert ermittelt, der als Verstärkungsbemessungsgröße schließlich die endgültige Verstärkung des Videosignals in einer Verstärkerschaltung bewirkt.
  • Aus der GB-OS 2,010,634 ist eine Anordnung zur Kontrastdehnung in einem Videosignal bekannt, durch welches ein Videosignal, welches für eine Bildwiedergabe vorgesehen ist und in einem eingeschränkten Amplitudenbereich variiert, auf einen größeren Kontrastbereich gedehnt werden kann, der zwischen zwei einstellbaren Potentialen für das Videosignal definiert werden kann. Diese Schaltung umfaßt - eingefügt in den Signalweg für das Videosignal, einen ersten Schaltkreis zum Ausrichten des Videosignals auf ein erstes Potential und eine automatische Verstärkungssteuerschaltung, die dem ersten Schaltkreis im Signalweg für das Videosignal vorgeschaltet ist und der das Ausgangssignal dieses ersten Schaltkreises zugefügt wird, um eine komplementäre Ausrichtung auf das zweite Potential vorzunehmen. Sowohl der erste Schaltkreis als auch die automatische Verstärkungssteuerschaltung enthalten je eine Regelschleife. Jede der Regelschleifen besitzt eine Zeitkonstante, die bevorzugt einer Bildperiode entspricht und mit der die laufenden Änderungen in den Minima und Maxima des Videosignals ermittelt werden.
  • Das gleiche Prinzip verfolgt auch eine aus der EP-PS 91 868 bekannte Videosignal-Verarbeitungsschaltung, die eine Schaltung zur automatischen Kontrastdehnung aufweist, welche die aktuelle Amplitude des Videosignals zwischen vorbestimmten unteren und oberen Referenzspannungen ausrichtet. Dies wird ebenfalls in einer Regelschleife durchgeführt, durch die die veränderbare Verstärkung eines Verstärkers für das Videosignal eingestellt wird. Die aktuellen Minima des Bildinhalts werden in einer Art Klemmschaltung auf eine vorbestimmte untere Referenzspannung ausgerichtet. Zusätzlich ist ein Fenstergenerator vorgesehen, durch den diese Kontrastdehnung nur während eines vorgebbaren Bildausschnitts wirksam geschaltet wird.
  • Die bekannten Schaltungsanordnungen weisen verschiedene Nachteile auf. So umfaßt die aus der US-PS 3,947,631 bekannte Anordnung zwei ineinandergreifende Regelkreise, deren Konstruktion und Abgleich aufwendig und störanfällig ist. Bei der aus der DE-OS 34 30 593 bekannten Schaltungsanordnung wird dagegen eine Übertragungskennlinie in einem bestimmten Aussteuerungsbereich in der Umgebung eines Schwarzwertpegels dem aktuellen Schwarz-Spitzenpegel des zu verarbeitenden Videosignals angepaßt. Dadurch ergibt sich eine nichtlineare Übertragung des Bildinhalts des Videosignals, die zu Verzerrungen bei der Darstellung des Videobildes führen kann.
  • Bei der Schaltungsanordnung nach DE-OS 37 14 861 wird stets der aktuelle Signalgehalt, d.h. Bildinhalt, des Videosignals auf einen vorbestimmten, größeren Wertebereich ausgedehnt. Ausgangspunkt ist dabei ein sich ständig ändernder Mittelwert zwischen einem laufend gemessenen maximalen Signalwert und einem ebenfalls laufend gemessenen minimalen Signalwert. In der Praxis treten dadurch starke, vom Bildinhalt abhängige Schwankungen der Helligkeitsaussteuerung des Videosignals auf.
  • Die GB-OS 2,010,634 zeigt ebenfalls zwei ineinander verschachtelte Regelschleifen und dehnt das Videosignal in der Weise, daß dessen aktuelle Minima und Maxima stets auf vorgegebene Berandungswerte eines vorgegebenen Kontrastbereichs fallen. Auch hierbei schwanken Helligkeits- und Kontrastaussteuerung stark mit dem Bildinhalt. Entsprechendes gilt auch für die aus der EP-PS 91 868 bekannte Schaltungsanordnung.
  • Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Schaltungsanordnung zum Verarbeiten eines Videosignals zu schaffen, bei der eine korrekte Darstellung der schwärzesten und hellsten Stellen des Bildinhalts des Videosignals ohne die vorstehend aufgeführten Nachteile ermöglicht wird. Insbesondere soll diese Schaltungsanordnung einfach aufgebaut und störsicher im Betrieb sein.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Verarbeiten eines Videosignals, welches einen festgelegten Schwarzpegel, einen vorgegebenen Weiß-Spitzenwert sowie einen vom Bildinhalt abhängigen Schwarz-Spitzenwert aufweist, versehen mit
    • einer Detektionsanordnung zum Detektieren der Differenz zwischen dem festgelegten Schwarzpegel im Videosignal und dem aus dem Bildinhalt des Videosignals erfaßten Schwarz-Spitzenwert,
    • einer Pegel-Verschiebeanordnung zum Bilden eines schwarzwertkorrigierten Videosignals durch Verschieben des Pegels des Bildinhaltes des Videosignals um die detektierte Differenz in Richtung auf den Schwarzpegel sowie
    • einer Amplitudensteueranordnung zum Bilden eines amplitudenkorrigierten Videosignals durch Nachsteuern der Amplitude des Bildinhalts des schwarzwertkorrigierten Videosignals gemäß einem aus der detektierten Differenz gewonnenen Amplitudensteuersignal derart, daß im amplitudenkorrigierten Videosignal derselbe vorgegebene Weiß-Spitzenwert wie im Videosignal wiederhergestellt wird.
  • Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird somit stets eine korrekte Bildwiedergabe erzielt, bei der die schwärzesten Stellen des Bildinhalts tatsächlich als "schwarz" dargestellt werden und die hellsten Bildanteile unverändert bleiben. Der Bildeindruck wird somit stets kontrastreich wiedergegeben, ohne daß Verzerrungen in der Helligkeit auftreten. Dabei arbeitet die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung nach dem Prinzip der Signalstellung, bei dem keine Regelschleifen, d.h. keine Rückkopplungen, eingesetzt werden. Dadurch ist von vornherein eine Störmöglichkeit durch Schwingneigung ausgeschlossen. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist darüber hinaus einfach aufgebaut und problemlos mit anderen, üblichen Anordnungen zur Videosignalverarbeitung kombinierbar.
  • Vorzugsweise wird bei einer Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung der Bildinhalt des Videosignals von der Pegel-Verschiebeanordnung nur dann in Richtung auf den Schwarzpegel verschoben, wenn der aus dem Bildinhalt des Videosignals erfaßte Schwarz-Spitzenwert den Schwarzpegel in Richtung auf den Weiß-Spitzenwert überschreitet. Somit wird der Bildinhalt des Videosignals nur dann der erfindungsgemäßen Korrektur unterworfen, wenn seine schwärzesten Stellen heller sind als der festgelegte Schwarzpegel, z.B. die sogenannte Schwarzschulter. Dagegen erfolgt keine Verschiebung, wenn der Schwarz-Spitzenwert "schwärzer" ist als der Schwarzpegel, da dies bei Beibehaltung des im Videosignal auftretenden Weiß-Spitzenwertes eine Verringerung des Bildkontrastes zur Folge haben würde, wodurch sich der Bildeindruck verschlechtern würde.
  • Insbesondere umfaßt die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung eine Begrenzungsschaltung zum Abgeben eines begrenzten Differenzwertes anstelle der in der Detektionsanordnung detektierten Differenz, sofern diese einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet. Vorzugsweise ist dabei der begrenzte Differenzwert identisch mit dem vorgebbaren Grenzwert, wobei jedoch zu beachten ist, daß ggf. zwischen diesen beiden Werten ein Skalierungsfaktor auftreten kann, der insbesondere dann zu berücksichtigen ist, wenn die Detektionsanordnung eine Videosignal-Dehnungsschaltung umfaßt, durch die ein vorgebbarer Videosignal-Wertebereich für die Erfassung des Schwarz-Spitzenwertes gedehnt wird. Durch eine solche Videosignal-Dehnungsschaltung wird insbesondere genau derjenige Aussteuerungsbereich des Videosignals überproportional verstärkt, d.h. gedehnt, innerhalb dessen der Schwarz-Spitzenwert des Videosignals auftreten darf, um durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung vollständig auf den vorgegebenen Schwarzpegel verschoben zu werden. Um diese Verschiebung möglichst exakt durchführen zu können, kann durch die beschriebene Dehnung eine exaktere Erfassung des Schwarz-Spitzenwertes und damit der Differenz zum Schwarzpegel erhalten werden. Schwankt dagegen der Schwarz-Spitzenwert über diesen vorgegebenen Grenzwert hinaus, jenseits dessen eine vollständige Verschiebung des Schwarz-Spitzenwertes auf den Schwarzpegel zur Vermeidung eines verfälschten Bildinhaltes nicht mehr erwünscht ist, ist eine genaue Erfassung der Differenz nicht mehr erforderlich, so daß eine Dehnung des zu messenden Videosignals hier nicht mehr im selben Maße Vorteile bringt.
  • Nach einer anderen Ausbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung umfaßt die Detektionsanordnung eine Speicheranordnung zum Speichern des Wertes der detektierten Differenz. Diese Speicheranordnung kann mit jedem Halbbildwechsel oder Bildwechsel im Videosignal neu beschrieben werden, entsprechend läßt sich aber eine einmal detektierte Differenz auch für mehrere aufeinanderfolgende Bilder bzw. Halbbilder des Videosignals festhalten. Damit kann wahlweise die detektierte Differenz und damit die Verschiebung des Pegels des Bildinhalts des Videosignals sowie die Amplitudensteuerung entweder zur raschen Korrektur von Schwankungen des Schwarz-Spitzenwertes nachgeführt oder ein über einen längeren Zeitraum bestimmter Mittelwert verwendet werden.
  • Die Detektionsanordnung umfaßt vorteilhaft eine Schwarz-Spitzenwert-Detektionsstufe, die beim Einsatz einer Videosignal-Dehnungsschaltung bevorzugt mit dieser zusammengefaßt ist. Der von der Schwarz-Spitzenwert-Detektionsstufe detektierte Schwarz-Spitzenwert läßt sich dann zur Bildung der Differenz mit dem festgelegten Schwarzpegel einfach heranziehen.
  • Insbesondere bei Anwendung einer Videosignal-Dehnungsschaltung ist es weiterhin vorteilhaft, daß die Pegel-Verschiebeanordnung eine Verschiebesignal-Erzeugungsstufe enthält zum Erzeugen eines Verschiebesignals, welches als Stellsignal einer Überlagerungsstufe zum Verschieben des Pegels des Bildinhalts des Videosignals in der Pegel-Verschiebeanordnung zugeleitet wird. Damit läßt sich in einfacher Weise der durch die Videosignal-Dehnungsschaltung eingeführte Skalierungsfaktor kompensieren. Eine entsprechende Kompensation bei der Nachsteuerung der Amplitude des Bildinhalts läßt sich dadurch erzielen, daß die Amplitudensteueranordnung eine Amplitudensteuersignal-Erzeugungsstufe enthält zum Erzeugen des Amplitudensteuersignals, welches einer Amplitudensteuerstufe zugeführt wird zum Nachsteuern der Amplitude des Bildinhalts.
  • Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist bevorzugt kombinierbar sowohl mit einer Amplitudenregelanordnung zum Regeln der Amplitude des der Detektionsanordnung zugeführten Videosignals als auch mit einer Klemmschaltung zum Klemmen des festgelegten Schwarzpegels in dem der Detektionsanordnung zugeführten Videosignal auf einen vorgebbaren Wert. Während durch die Amplitudenregelanordnung, beispielsweise ausgeführt als automatische Verstärkungsregelung, eine bestimmte Amplitude des gesamten Videosignals und damit ein Weiß-Spitzenwert vorgegeben werden kann, wird durch die Klemmschaltung der festgelegte Schwarzpegel, bevorzugt die "Schwarzschulter", auf einen vorgebbaren Wert derart eingestellt, daß die weitere Verarbeitung des Videosignals, auch in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, mit definierten Signalpegeln ermöglicht wird.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine blockschematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung und
    • Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. 1.
  • Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 umfaßt eine Detektionsanordnung 1 mit einem Eingang 2 zum Zuführen eines Videosignals und einem Ausgang 3 zum Abgeben eines der Differenz zwischen einem festgelegten Schwarzpegel im Videosignal und einem aus dem Bildinhalt des Videosignals erfaßten Schwarz-Spitzenwert entsprechenden Signal. Dieses Signal wird vom Ausgang 3 über eine Begrenzungsschaltung 4 geführt, die an ihrem Ausgang 5 das der detektierten Differenz entsprechende Signal vom Ausgang 3 der Detektionsanordnung abgibt, sofern diese Differenz einen vorgebbaren Grenzwert nicht überschreitet. Im anderen Fall wird am Ausgang 5 ein begrenzter Differenzwert abgegeben.
  • Das Signal vom Ausgang 5 der Begrenzungsschaltung 4 wird zum einen einer Pegel-Verschiebeanordnung 6 an ihrem Eingang 7 sowie einer Amplitudensteueranordnung 8 an ihrem Eingang 9 zugeleitet.
  • Das dem Eingang 2 der Detektionsanordnung 1 zugeführte Videosignal wird außerdem einem Videosignaleingang 10 der Pegel-Verschiebeanordnung zugeleitet. In der Pegel-Verschiebeanordnung 6 wird aus diesem Videosignal ein schwarzwertkorrigiertes Videosignal gebildet, welches an einem Ausgang 11 der Pegel-Verschiebeanordnung 6 abgegeben wird. Der Amplitudensteueranordnung 8 wird dieses schwarzwertkorrigierte Videosignal über einen Videosignaleingang 12 zugeführt. In der Amplitudensteueranordnung 8 wird aus dem schwarzwertkorrigierten Videosignal durch Nachsteuern der Amplitude des Bildinhalts ein amplitudenkorrigiertes Videosignal gebildet und an einem Ausgang 13 abgegeben.
  • Zur Durchführung der im vorstehenden grob umrissenen Funktion der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 weist die Detektionsanordnung 1 eine Videosignal-Dehnungsschaltung 14 auf. Diese umfaßt im einfachsten Fall im wesentlichen eine Verstärkeranordnung, durch die ein vorgebbarer Videosignal-Wertebereich mit einem größeren Verstärkungsfaktor verstärkt wird als das übrige, außerhalb dieses Wertebereichs befindliche Videosignal. In diesem Videosignal-Wertebereich sollte die Videosignal-Dehnungsschaltung vorzugsweise ein möglichst ideales Übertragungsverhalten zeigen. Unter diesen Voraussetzungen ist eine Detektion des Schwarz-Spitzenwertes mit hoher Genauigkeit möglich.
  • Das vom Eingang 2 der Detektionsanordnung 1 über die Videosignal-Dehnungsschaltung 14 geleitete Videosignal wird anschließend über einen Austastschalter 15 einer Schwarz-Spitzenwert-Detektionsstufe 16 zugeführt. Diese gibt an ihrem Ausgang 17 ein dem Schwarz-Spitzenwert entsprechendes Signal ab, welches einer Speicheranordnung 18 zugeleitet wird und gleichzeitig am Ausgang 3 der Detektionsanordnung 1 zur Verfügung steht. Im einfachsten Fall werden die Schwarz-Spitzenwert-Detektionsstufe 16 und die Speicheranordnung 18 durch die Kombination einer Gleichrichteranordnung mit einem Kondensator gebildet.
  • Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel macht sich die Tatsache zunutze, daß der detektierte Schwarz-Spitzenwert am Ausgang 17 unmittelbar der Differenz zwischen dem festgelegten Schwarzpegel im Videosignal und dem Schwarz-Spitzenwert entspricht. Dies wird dadurch erreicht, daß die beschriebene Schaltungsanordnung mit einer Klemmschaltung 19 zum Klemmen des festgelegten Schwarzpegels im Videosignal verbunden ist. Dieser Klemmschaltung 19 wird über einen Eingang 20 das Videosignal zugeleitet, welches beispielsweise von einer Fernsehempfangsanordnung (Antenne, Tuner, Demodulator) bereitgestellt wird. Dieses Videosignal am Eingang 20 enthält zunächst keinen definierten Gleichpegel und wird daher mit dem festgelegten Schwarzpegel, d.h. beispielsweise der sogenannten Schwarzschulter, der relativ zum übrigen Inhalt des Videosignals eine definierte Lage einnimmt, auf einen vorgebbaren Wert geklemmt. Für die folgende Videosignalbearbeitung kann dann der festgelegte Schwarzpegel, der nun auch einen festen, absoluten Wert aufweist, als Referenzpegel verwendet werden. Auf diesen Referenzpegel wird dann in der Detektionsanordnung 1 auch der detektierte Schwarz-Spitzenwert bezogen, so daß dessen detektierter Wert unmittelbar der Differenz zwischen diesem Schwarz-Spitzenwert und dem Schwarzpegel entspricht. Es sind jedoch in einer Abwandlung dieser Ausführungsform auch Signalverarbeitungsstufen möglich, die eine gesonderte Ermittlung der Höhe des Schwarzpegels vornehmen und dann eine Differenzbildung mit dem aus dem Bildinhalt des Videosignals erfaßten Schwarz-Spitzenwert vornehmen.
  • Die Anordnung nachFig. 1 umfaßt weiterhin eine Amplitudenregelanordnung 21, zum Regeln der Amplitude des Videosignals, bevor dieses über den Eingang 2 der Detektionsanordnung 1 zugeleitet wird. Derartige Amplitudenregelanordnungen für Videosignale sind im Prinzip bekannt und werden auch als automatische Verstärkungsregelung bezeichnet. Im Beispiel gemäß Fig. 1 wird das Videosignal vom Eingang 20 zuerst über die Klemmschaltung 19 und dann über die Amplitudenregelanordnung 21 geführt. Es ist jedoch auch möglich, die Reihenfolge, in der die Klemmschaltung 19 und die Amplitudenregelanordnung 21 angeordnet sind, zu vertauschen.
  • Durch den Austastschalter 15 in der Detektionsanordnung 1 wird sichergestellt, daß für die Ermittlung des Schwarz-Spitzenwertes in der Detektionsstufe 16 ausschließlich der Bildinhalt des Videosignals herangezogen wird. Durch den Austastschalter 15 werden dazu alle Synchronsignale und ggf. weitere Signalanteile des Videosignals ausgeblendet, die nicht unmittelbar Teile des Bildinhalts darstellen. Dazu gehören auch die Schwarzpegel (Schwarzschulter), Farbsynchronsignale, Datenzeilen und dergleichen. Der Austastschalter 15 wird über eine Leitung 22 von einem Austastsignalgenerator 23 angesteuert, der ebenfalls von an sich üblicher Bauart ist.
  • Die der Detektionsanordnung 1 nachgeschaltete Begrenzungsschaltung 4, die eine Begrenzung der Verschiebung des Pegels des Bildinhalts bewirken soll, um übermäßige Veränderungen des Bildeindrucks zu vermeiden, kann in einer Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispiels mit der Videosignal-Dehnungsschaltung 14 kombiniert werden. In der gezeigten Fassung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 kann von der Detektionsanordnung 1 grundsätzlich ein beliebiger Wert für die Differenz zwischen dem Schwarzpegel im Videosignal und dem Schwarz-Spitzenwert des Bildinhalts detektiert und am Ausgang 3 abgegeben werden. Erst in der nachgeschalteten Begrenzungsschaltung 4 wird dieser Wert der Differenz in einer Weise eingegrenzt, die zwar einerseits eine Korrektur des Bildeindrucks ermöglicht, andererseits aber eine Verfälschung des Bildeindrucks vermeidet. Wenn dagegen die Videosignal-Dehnungsschaltung 14 mit einer Übertragungskennlinie ausgebildet wird, gemäß der nur innerhalb des durch die Begrenzungsschaltung 4 vorgegebenen Wertebereichs eine lineare Übertragung des Videosignals erfolgt, während außerhalb dieses Wertebereichs nur konstante Grenzwerte übertragen werden, kann die gesonderte Begrenzungsschaltung 4 entfallen.
  • Die Pegel-Verschiebeanordnung 6 gemäß Fig. 1 weist eine Verschiebesignal-Erzeugungsstufe 24 auf, in der aus dem vom Ausgang 5 der Begrenzungsschaltung 4 abgegebenen Signal für die detektierte Differenz zwischen dem Schwarzpegel und dem Schwarz-Spitzenwert ein Verschiebesignal erzeugt wird, welches am Ausgang 25 der Verschiebesignal-Erzeugungsstufe 24 bereitgestellt wird. Die Verschiebesignal-Erzeugungsstufe 24 ist bevorzugt mit einer Verstärkeranordnung ausgeführt, deren Verstärkungsfaktor entsprechend den Übertragungseigenschaften der Detektions-anordnung 1 und der Begrenzungsschaltung 4 derart bestimmt wird, daß das Verschiebesignal am Ausgang 25 dem Wert der Differenz zwischen dem Schwarzpegel und dem Schwarz-Spitzenwert am Eingang 2 der Detektionsanordnung 1 entspricht. Das Verschiebesignal wird als Stellsignal einer Überlagerungsstufe 26 an deren subtrahierendem Eingang 27 zugeleitet. Einem positiven, mit dem Videosignaleingang 10 der Pegel-Verschiebeanordnung 6 verbundenen Eingang der Überlagerungsstufe 26 wird das Videosignal zugeführt. Die Überlagerungsstufe 26 ist als Subtrahierschaltung ausgebildet, in welcher der Wert des Stellsignals vom Videosignal subtrahiert wird. Das auf diese Weise erzeugte schwarzwertkorrigierte Videosignal wird an einem mit dem Ausgang 11 der Pegel-Verschiebeanordnung 6 verbundenen Ausgang der Überlagerungsstufe 26 abgegeben.
  • Für die anschließende Nachsteuerung der Amplitude des Bildinhalts des schwarzwertkorrigierten Videosignals umfaßt die Amplitudensteueranordnung 8 eine Amplitudensteuersignal-Erzeugungsstufe 28, die ebenfalls im wesentlichen eine Verstärkeranordnung umfaßt. Durch diese wird das der in der Detektionsanordnung 1 detektierten Differenz entsprechende und über den Eingang 9 der Amplitudensteueranordnung 8 zugeführte Signal in ein Amplitudensteuersignal umgesetzt, welches über einen Ausgang 29 der Amplitudensteuersignal-Erzeugungsstufe 28 entnommen und einem Steuereingang 30 einer ebenfalls von der Amplitudensteueranordnung 8 umfaßten Amplitudensteuerstufe 31 zum Nachsteuern der Amplitude des Bildinhalts zugeführt wird. Die Amplitudensteuerstufe 31 ist bevorzugt als Multiplikationsstufe ausgebildet. In ihr werden das schwarzwertkorrigierte Videosignal vom Videosignaleingang 12 der Amplitudensteueranordnung 8 und das Amplitudensteuersignal vom Steuereingang 30 multiplikativ verknüpft und als amplitudenkorrigiertes Videosignal an den Ausgang 13 der Amplitudensteueranordnung 8 abgegeben. Der Verstärkungsfaktor der Amplitudensteuersignal-Erzeugungsstufe 28 ist wieder so gewählt, daß - bedingt durch das Übertragungsverhalten der Detektionsanordnung 1 und der Begrenzungsschaltung 4 - ein korrekter Multiplikationsfaktor zu der gerade von der Detektionsanordnung 1 detektierten Differenz erzeugt wird.
  • Wie bereits die Klemmschaltung 19 und die Amplitudenregelanordnung 21 konnen auch die Pegel-Verschiebeanordnung 6 und die Amplitudensteueranordnung 8 und darin insbesondere die Verschiebesignal-Erzeugungsstufe 24 bzw. die Amplitudensteuersignal-Erzeugungsstufe 28 mit dem Austastsignalgenerator 23 verbunden sein. Über diese Verbindung werden das Verschiebesignal bzw. das Amplitudensteuersignal nur während des Bildinhalts des Videosignals wirksam geschaltet, während zu den übrigen Zeitintervallen das Videosignal unverändert übertragen werden kann.
  • Fig. 2 zeigt grobschematisch den Verlauf eines Videosignals V über der Zeit t zwischen zwei Horizontal-Synchronimpulsen H am Beispiel des Luminanzsignals. Dieses weist in einem Zeitintervall ts einen festgelegten Schwarzpegel SP auf. Das Zeitintervall ts wird auch als Schwarzschulter bezeichnet. In einem weiteren Zeitintervall tb umfaßt das Videosignal V den Bildinhalt einer Zeile eines Videobildes. Zur Verdeutlichung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist für das Videosignal V im Zeitintervall tb ein Signalverlauf gewählt, der zunächst einen konstanten Wert annimmt, der dem Schwarz-Spitzenwert SW des Bildinhalts des Videosignals V entspricht und der anschließend bis zum Ende des Zeitintervalls tb linear bis zum Weiß-Spitzenwert WW ansteigt. Es ist erkennbar, daß der aus dem Bildinhalt des Videosignals V erfaßte Schwarz-Spitzenwert SW den Schwarzpegel SP in Richtung auf den Weiß-Spitzenwert WW überschreitet. Wird eine mit diesem Videosignal V gespeiste Bildröhre derart ausgesteuert, daß ihr Sperrpunkt mit dem Schwarzpegel SP zusammenfällt, werden die Bildanteile, für die das Videosignal V den Schwarz-Spitzenwert SW annimmt, auf dem Bildschirm der Bildröhre heller als schwarz dargestellt. Außerdem ist der Kontrast des mit diesem Videosignal V dargestellten Bildes, der durch den Signalhub zwischen dem Weiß-Spitzenwert WW und dem Schwarz-Spitzenwert SW gebildet wird, gegenüber einem optimal eingestellten Kontrast vermindert.
  • Durch die gemäß der Erfindung eingesetzte Pegel-Verschiebeanordnung wird nun zunächst der Pegel des Bildinhalts des Videosignals V, d.h. der Signalverlauf im Zeitintervall tb, um die Differenz zwischen dem Schwarz-Spitzenwert SW und dem Schwarzpegel SP zum Schwarzpegel SP hin verschoben, wodurch der Schwarz-Spitzenwert SW' mit dem Schwarzpegel SP zusammenfällt. Dadurch ergibt sich im Zeitintervall tb für den Bildinhalt des Videosignals V ein zeitlicher Verlauf, wie er durch die gestrichelte Linie dargestellt und mit dem Bezugszeichen V' bezeichnet ist. Es ist erkennbar, daß bei diesem Verlauf V' auch der Weiß-Spitzenwert WW' um die Differenz zwischen dem Schwarz-Spitzenwert SW und dem Schwarzpegel SP verschoben, d.h. vermindert ist.
  • Zur Wiederherstellung des ursprünglichen Weiß-Spitzenwertes WW, d.h. zur Bewahrung des optimalen Bildkontrastes, wird erfindungsgemäß anschließend in der Amplitudensteueranordnung (Bezugszeichen 8 nach Fig. 1) ein amplitudenkorrigiertes Videosignal gebildet, welches in Fig. 2 innerhalb des Zeitintervalls tb mit einer strichpunktierten Linie dargestellt und mit dem Bezugszeichen V'' bezeichnet ist. Das amplitudenkorrigierte Videosignal V'' ist in seiner Amplitude derart nachgesteuert, daß es den Schwarz-Spitzenwert SW' und den Weiß-Spitzenwert WW aufweist. Damit werden bei der Darstellung des Bildes in der Bildröhre die dem Schwarz-Spitzenwert SW' zugeordneten Bildteile korrekt als schwarz dargestellt, wohingegen die am hellsten wiederzugebenden Bildanteile nicht verdunkelt werden. Damit ist ein optimaler Kontrast bei der Bildwiedergabe erreicht.
  • Grundsätzlich ist es möglich, einen Schwarz-Spitzenwert SW beliebiger Höhe auf den vorgegebenen Schwarzpegel SP zu verschieben. Dies würde jedoch bedeuten, daß auch Videosignale mit einem gewollt hellen Bildinhalt entsprechend nachgesteuert werden, wodurch sich ein verfälschter Bildeindruck ergibt. Daher wird der Wertebereich für den Schwarz-Spitzenwert SW, innerhalb dessen er auf den Schwarzpegel SP verschoben wird, durch einen geeignet gewählten Grenzwert GR in Richtung auf den Weiß-Spitzenwert WW begrenzt. Dies ist ebenfalls durch eine gestrichelte Linie in Fig. 2 angedeutet. Da außerdem der Bildinhalt des Videosignals von der Pegel-Verschiebeanordnung (Bezugszeichen 6 in Fig. 1) nur dann in Richtung auf den Schwarzpegel SP verschoben werden soll, wenn der aus dem Bildinhalt des Videosignals V erfaßte Schwarz-Spitzenwert SW den Schwarzpegel SP in Richtung auf den Weiß-Spitzenwert WW überschreitet, wird das Intervall I, innerhalb dessen der Schwarz-Spitzenwert SW auftreten darf, um vollständig auf den Schwarzpegel SP verschoben zu werden, zu niedrigen Werten des Videosignals V hin durch den Schwarzpegel SP selbst begrenzt. Tritt nun im Bildinhalt des Videosignals V ein Schwarz-Spitzenwert SW auf, der den Grenzwert GR überschreitet, wird der Bildinhalt des Videosignals V lediglich um die Differenz GR-SP in Richtung auf den Schwarzpegel SP verschoben. Damit werden die dunkelsten Stellen des Bildinhalts nicht mehr als schwarz dargestellt. Im anderen Fall, in dem der erfaßte Schwarz-Spitzenwert SW niedriger ist als der Schwarzpegel SP, erfolgt vorzugsweise überhaupt keine Verschiebung des Bildinhalts des Videosignals V. Dadurch wird eine unzulässige Bildaufhellung bzw. eine Kontrastverminderung vermieden.
  • Da bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung die Information über die Pegelverschiebung und die Amplitudennachsteuerung allein aus der Lage des Schwarz-Spitzenwertes SW relativ zum Schwarzpegel SP gewonnen wird, lassen sich damit Signale beliebigen Bildinhalts verarbeiten, ohne daß dabei störende Effekte in der Darstellung des Bildes auftreten können. Insbesondere werden auch Videosignale mit sehr dunklem Bildinhalt nicht unzulässig aufgehellt, Videosignale mit sehr hellem Bildinhalt weder unzulässig verdunkelt noch in der Helligkeit überstrahlt. Das durch die Erfindung erhaltene, bezüglich seines Schwarz-Spitzenwertes und seiner Amplitude korrigierte Videosignal eignet sich besonders gut für eine problemfreie Weiterverarbeitung in einer sogenannten Gammakorrektur-Anordnung, wie sie bevorzugt für den Betrieb einer Bildröhre Verwendung findet.

Claims (10)

  1. Schaltungsanordnung zum Verarbeiten eines Videosignals (V), welches einen festgelegten Schwarzpegel (SP), einen vorgegebenen Weiß-Spitzenwert (WW) sowie einen vom Bildinhalt (während tb) abhängigen Schwarz-Spitzenwert (SW) aufweist mit
    - einer Detektionsanordnung (1) zum Detektieren der Differenz zwischen dem festgelegten Schwarzpegel (SP) im Videosignal (V) und dem aus dem Bildinhalt (während tb) des Videosignals (V) erfaßten Schwarz-Spitzenwert (SW),
    - einer Pegel-Verschiebeanordnung (6) zum Bilden eines schwarzwertkorrigierten Videosignals (V') durch Verschieben des Pegels des Bildinhaltes des Videosignals (V) um die detektierte Differenz in Richtung auf den Schwarzpegel (SP) sowie
    - einer Amplitudensteueranordnung (8) zum Bilden eines amplitudenkorrigierten Videosignals (V'') durch Nachsteuern der Amplitude des Bildinhalts (während tb) des schwarzwertkorrigierten Videosignals (V') gemäß einem aus der detektierten Differenz gewonnenen Amplitudensteuersignal derart, daß im amplitudenkorrigierten Videosignal (V'') derselbe vorgegebene Weiß-Spitzenwert (WW) wie im des Videosignal (V) wiederhergestellt wird.
  2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Bildinhalt des Videosignals (V) von der Pegel-Verschiebeanordnung (6) nur dann in Richtung auf den Schwarzpegel (SP) verschoben wird, wenn der aus dem Bildinhalt des Videosignals (V) erfaßte Schwarz-Spitzenwert (SW) den Schwarzpegel (SP) in Richtung auf den Weiß-Spitzenwert (WW) überschreitet.
  3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
    gekennzeichnet durch eine Begrenzungsschaltung (4) zum Abgeben eines begrenzten Differenzwertes anstelle der in der Detektionsanordnung (1) detektierten Differenz, sofern diese einen vorgebbaren Grenzwert (GR) überschreitet.
  4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionsanordnung (1) eine Speicheranordnung (18) umfaßt zum Speichern des Wertes der detektierten Differenz.
  5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionsanordnung (1) eine Schwarz-Spitzenwert-Detektionsstufe (16) umfaßt.
  6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionsanordnung (1) eine Videosignal-Dehnungsschaltung (14) umfaßt, durch die ein vorgebbarer Videosignal-Wertebereich für die Erfassung des Schwarz-Spitzenwertes (SW) gedehnt wird.
  7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Pegel-Verschiebeanordnung (6) eine Verschiebesignal-Erzeugungsstufe (24) enthält zum Erzeugen eines Verschiebesignals, welches als Stellsignal einer Überlagerungsstufe (26) zum Verschieben des Pegels des Bildinhalts des Videosignals (V) in der Pegel-Verschiebeanordnung (6) zugeleitet wird.
  8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitudensteueranordnung (8) eine Amplitudensteuersignal-Erzeugungsstufe (28) enthält zum Erzeugen des Amplitudensteuersignals, welches einer Amplitudensteuerstufe (31) zugeführt wird zum Nachsteuern der Amplitude des Bildinhalts.
  9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    gekennzeichnet durch eine Amplitudenregelanordnung (21) zum Regeln der Amplitude des der Detektionsanordnung zugeführten Videosignals (V).
  10. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    gekennzeichnet durch eine Klemmschaltung (19) zum Klemmen des festgelegten Schwarzpegels (SP) in dem der Detektionsanordnung (1) zugeführten Videosignal (V) auf einen vorgebbaren Wert.
EP19930203213 1992-11-24 1993-11-17 Video signal processing circuit. Withdrawn EP0599398A3 (en)

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